Pri navrhovaní zariadení na vykonávanie štandardných chemicko-technologických procesov, voľbe princípu výpočtu a potrebného vybavenia majú chemické procesy prvoradý význam.
Základné procesy a prístroje chemickej technológie
Všetky referenčné údaje a všeobecné informácie o chemickej výrobe sú obsiahnuté v dizajnovej príručke, ktorú vydal Yu.I. Dytnersky „Základné procesy a prístroje chemickej technológie“.
Sprievodca hovorí:
- o výpočtoch zariadení na výmenu tepla a hmoty;
- o práci odparovacích, destilačných a adsorpčných zariadení;
- o mechanických výpočtoch hlavných komponentov a častí chemických zariadení;
- o hydraulických výpočtoch.
Publikácia obsahuje princípy činnosti membránových separačných jednotiek a údaje o kryštalizácii.
Druhy chemických procesov a technológií
Na výrobu hotových výrobkov a polotovarov chemickým spracovaním východiskovej suroviny, rôzne techniky a spotrebičov. Základom väčšiny operácií je presun látky.
Na základe budúceho účelu a prevádzky sa rozlišujú tieto typy procesov:
- hydromechanické sa používajú na mechanickú separáciu nehomogénnych zmesí kvapalín a plynov, ich čistenie od pevných častíc, napríklad usadzovanie a sedimentáciu v odstredivke;
- tepelné, ktoré sú založené na prenose tepla (odparovanie, kondenzácia, ohrev, chladenie);
- prenos hmoty spočíva v prenose hmoty so spoločným prenosom hybnosti a tepla (absorpcia, adsorpcia);
- chemické a biochemické vznikajú pri zmene chemického obsahu a vlastností (iónové reakcie, glykolýza, fermentácia).
Technologické procesy podľa trvania sa delia na:
- periodické;
- nepretržitý;
- kombinované.
Periodické procesy prebiehajú nekonzistentne, pretože dochádza k cyklickému ukladaniu východiskových látok. Spoločné nakladanie surovín a vykladanie produktov charakterizuje nepretržitý proces. Kombinované procesy pozostávajú z dvoch typov operácií alebo niekoľkých samostatných etáp spolu.
V chemickej výrobe sa kladie dôraz na využitie kontinuálnych procesov, ktoré sú plne mechanizované a riadené automatizáciou. Nepretržité procesy sú praktickejšie ako dávkové operácie. V nepretržitom procese sa vďaka neustálemu toku operácií znižujú finančné náklady, náklady na zdroje a prácu.
Procesy šetriace energiu a zdroje v chemickej technológii
Súbor opatrení pre opatrných a efektívna aplikácia prvkom výroby je úspora energie a zdrojov, ktorá sa dosahuje použitím rôznych metód:
- zníženie kapitálovej náročnosti a spotreby hotových výrobkov;
- rast produktivity;
- zvýšenie kvality produktu.
Opatrenia šetriace zdroje umožňujú zabezpečiť výrobu hotových výrobkov s minimálnym využitím palív a iných surovín, komponentov, paliva, vzduchu, vody a iných zdrojov pre technologické potreby.
Technológie šetriace zdroje zahŕňajú:
- uzavretý systém zásobovania vodou;
- využívanie sekundárnych zdrojov;
- recyklácia odpadu.
Technológie šetriace zdroje šetria použitie materiálov a znižujú vplyv škodlivých výrobných faktorov na životné prostredie.
Návrh a výpočet procesov a aparátov chemickej technológie
Výpočet chemického zariadenia a návrh sa vykonávajú v tomto poradí:
- počiatočné údaje sú analyzované, je odhalený smer toku procesu;
- zostavuje sa materiálová súvaha a množstvá materiálové toky. Materiálová bilancia je identita príchodu a spotreby hmotnostných tokov prvkov v jednom zariadení;
- na základe tepelnej bilancie určiť spotrebu tepla pri reakcii alebo prietok teplonosných látok. Tepelná bilancia predstavuje rovnosť prichádzajúcich a odchádzajúcich tepelných tokov v zariadení;
- hnacia sila procesu je určená na základe zákona rovnováhy;
- vypočíta sa rýchlostný koeficient K, ktorý je nepriamo úmerný odporu zodpovedajúcej operácie;
- veľkosť aparatúry sa vypočíta podľa hlavnej kinetickej zákonitosti. Táto veľkosť najčastejšie zodpovedá povrchu zariadenia. Podľa vypočítanej hodnoty sa pomocou špeciálnych katalógov alebo normálov vyberie najbližšia štandardná veľkosť navrhnutého zariadenia.
Spoločnosti so skupinami pre výskum chemických procesov
Spoločnosti z výskumných skupín chemické procesy sú veľké organizácie s veľkým počtom chemických expertov. Jednou z takýchto organizácií je Modcon Systems, ktorá vyvíja produkty, udržiava technickú politiku na podporu všetkých typov výskumných aktivít a tiež vykonáva integrovanú optimalizáciu procesov v oblasti rafinácie ropy, ropovodov, biotechnológie a chémie.
Laboratórny komplex vedecko-inžinierskeho centra spoločnosti Mirrico Group of Companies zahŕňa výskumné a skúšobné laboratóriá, ktoré vyvíjajú nové typy produktov a technológií na rôzne účely.
SRC GC "Mirrico" zahŕňa nasledujúce priemyselné výskumné laboratóriá (SRL):
- Výskumné laboratórium "Reagencie na vŕtanie a výrobu";
- Výskumné laboratórium banskej divízie;
- Výskumné laboratórium spracovania ropy a plynu a petrochémie "Procesy";
- Výskumné laboratórium „Vŕtacie kvapaliny a technológie“;
- NIL "Voda".
Výrobcovia chemických zariadení
Na realizáciu chemické premeny v petrochemickom sektore sú potrebné chemické reaktory a zariadenia. Chemický reaktor je trojstenný prístroj, ktorý je pod tlakom alebo vákuom rôzne metódy ohrev, má vysokorýchlostné a nízkorýchlostné miešadlá. Na základe hodnoty teploty vykurovania a potreby jej regulácie sa vyberie chladiaca kvapalina.
Závod YuVS sa zaoberá vývojom a výrobou reaktorov rôznych konštrukcií na základe reakčného výboja v zariadení, fyzická kondícia komponentov, požadovaný režim tepla, tlak, objem, charakter toku procesu. Na urýchlenie procesu prenosu tepla a hmoty sú reaktory vybavené ďalšími prvkami, ktoré sa miešajú. Kvalita vyrábaných zariadení je prísne kontrolovaná z dôvodu vysoká technológia bezpečnosť. Mechanická pevnosť, odolnosť voči korózii spracovávaných surovín a zodpovedajúce fyzikálne vlastnosti sú požiadavky na chemické reaktory.
Ďalšia spoločnosť, SibMashPolymer LLC, počíta a vyrába chemické reaktory a tiež poskytuje záruky na vysokú kvalitu vyrobených zariadení. Spoločnosť vykonáva testy svojich výrobkov v laboratóriu vybavenom rádiografickou kontrolou prístrojov.
Priemyselné združenie "Khimstroyproekt" vyrába energeticky úsporné a tepelné výmenníky, podľa kritérií Technických predpisov Colnej únie „O bezpečnosti zariadení pracujúcich pod nadmerným tlakom“ (TR CU 032/2013).
LITERATÚRA 1. Kasatkin AG Základné procesy a prístroje chemickej technológie. Ed. 9., M.: Chémia. 1973 - 754 s. 2. Planovsky A. N., Nikolaev P. I. Základné procesy a aparáty chemickej a petrochemickej technológie. Ed. 2nd, M.: Chémia. 1972 - 493 s. 3. Základné procesy a prístroje chemickej technológie: Manuál dizajnu / G. S. Borisov, V. P. Brykov, Yu. I. Dytnersky a kol., Ed. Yu I. Dytnersky. Ed. 2nd, M.: Chémia. 1991 - 496 s. 4. Aksartov M. M. Základné procesy a prístroje chemickej technológie. Prednáškový kurz. Ed Kar. GU v 1-2 t.
Všeobecné princípy analýzy a výpočtu procesov a aparátov I. Všeobecné informácie 1. Predmet predmetu "Procesy a aparáty" 2. Vznik a rozvoj vedy o procesoch a aparátoch 3. Klasifikácia hlavných procesov 4. Všeobecné princípy analýza a výpočet procesov a aparátov 5. Rôzne systémy merné jednotky fyzikálnych veličín
Klasifikácia hlavných procesov n n n Hydromechanické procesy, ktorých rýchlosť určujú zákony hydrodynamiky - náuka o pohybe kvapalín a plynov. Tepelné procesy prebiehajúce rýchlosťou určenou zákonmi prenosu tepla - náuka o spôsoboch distribúcie tepla. Procesy prenosu hmoty (difúzie) charakterizované prenosom jedného alebo viacerých chemických (reakčných) procesov, ktoré prebiehajú rýchlosťou určenou zákonmi chemickej kinetiky. zložky počiatočnej zmesi z jednej fázy do druhej cez rozhranie. Mechanické procesy opísané zákonmi mechaniky pevných látok.
Podľa spôsobu organizácie sa procesy delia na: 1. 2. 3. Periodické procesy prebiehajú v aparatúrach, do ktorých sa v určitých intervaloch nakladajú suroviny; po ich spracovaní sa z týchto zariadení vykladajú finálne produkty. Nepretržité procesy sa vykonávajú v prietokových zariadeniach. Kombinované procesy. Patria sem kontinuálne procesy, ktorých jednotlivé stupne sa uskutočňujú periodicky, alebo periodické procesy, jeden alebo viac stupňov, ktoré prebiehajú kontinuálne.
Podľa rozdelenia časov zdržania rozlišujú: 1. 2. 3. 4. V ideálnych posunových aparátoch sa všetky častice pohybujú daným smerom; bez zmiešania s časticami pohybujúcimi sa vpredu a vzadu a úplného premiestnenia častíc pred prúdom. V ideálnych miešacích zariadeniach sa prichádzajúce častice okamžite úplne premiešajú s časticami, ktoré sa tam nachádzajú, t.j. sú rovnomerne rozdelené v objeme zariadenia. Skutočné nepretržite pracujúce zariadenia sú zariadenia stredného typu. Procesy možno klasifikovať aj v závislosti od zmeny ich parametrov (rýchlosti, teploty, koncentrácie atď.) v priebehu času. Na tomto základe sa procesy delia na ustálené (stacionárne) a nestacionárne (nestacionárne, resp. prechodné).
hydromechanické procesy. II. Základy hydrauliky. Všeobecné otázky aplikovaná hydraulika v chemických zariadeniach 1. Základné definície 2. Niektor fyzikálne vlastnosti kvapaliny A. Hydrostatika 3. Eulerove rovnice diferenciálnej rovnováhy 4. Základná rovnica hydrostatiky 5. Niektoré praktické aplikácie základnej rovnice hydrostatiky
n Newtonov zákon vnútorného trenia Povrchové napätie vyjadrené v nasledujúcich jednotkách: v systéme SI [ν] \u003d [j / m 2] \u003d [n m / m] \u003d [n / m] v systéme CGS] \u003d erg / cm 2] \u003d [ dyn / cm 2] v systéme MKGSS] \u003d kgf m / m 2] \u003d kgf / m]
Pre každý bod pokojovej kvapaliny je súčet výšky nivelácie a piezometrickej hlavy konštantnou hodnotou. (II, 18) (II, 18 d) n Posledná rovnica je vyjadrením Pascalovho zákona, podľa ktorého tlak vytvorený v ktoromkoľvek bode nestlačiteľnej tekutiny v pokoji sa prenáša rovnako do všetkých bodov jej objemu.
Niektoré praktické aplikácie základnej rovnice hydrostatiky Rovnovážné podmienky v komunikujúcich nádobách: Obr. II-4. Rovnovážne podmienky v spojených nádobách: a - homogénna kvapalina; b - nepodobné (nemiešateľné) kvapaliny
V otvorených alebo uzavretých spojených nádobách pod rovnakým tlakom, naplnených homogénnou kvapalinou, sú jej hladiny umiestnené v rovnakej výške, bez ohľadu na tvar a prierez nádob
Ryža. II-5. Na určenie výšky hydraulického tesnenia v nepretržite pracujúcom odlučovači kvapalín Obr. II-6. Pneumatický hladinomer
HYDROMECHANICKÉ PROCESY. B. Hydrodynamika 1. Hlavné charakteristiky pohybu kvapalín 2. Rovnica kontinuity (kontinuity) prúdenia 3. Eulerove diferenciálne pohybové rovnice 4. Diferenciálne pohybové rovnice Navier-Stokes 5. Bernoulliho rovnica 6. Niektoré praktické aplikácie Bernoulliho rovnice 7. Pohyb telies v kvapalinách 8. Pohyb kvapalín cez stacionárne zrnité a porézne vrstvy 9. Hydrodynamika fluidizovaných (fluidizovaných) zrnitých vrstiev 10. Základy hydrodynamiky dvojfázových prúdov 11. Štruktúra tokov a distribúcia času zotrvania kvapaliny v aparatúrach
Hydraulický polomer Pod hydraulickým polomerom r (m) sa rozumie pomer plochy zaplaveného úseku potrubia alebo kanála, cez ktorý preteká kvapalina, t. j. živá časť toku, k zvlhčenému obvodu: (II. , 26)
Ekvivalentný priemer sa rovná priemeru hypotetického kruhového potrubia, pre ktoré je pomer plochy S k vlhkému obvodu P rovnaký ako pre dané nekruhové potrubie.
Stabilné a nestále toky. Pohyb tekutiny je stály alebo stacionárny, ak sa rýchlosť prúdiacich častíc, ako aj všetky ostatné faktory ovplyvňujúce jej pohyb (hustota, teplota, tlak atď.), nemenia v čase v každom pevnom bode v priestore. cez ktoré tekutina prechádza. Za týchto podmienok sú pre každú prietokovú sekciu prietoky kvapaliny konštantné v čase.
Spôsoby pohybu tekutín. n n Pohyb, pri ktorom sa všetky častice kvapaliny pohybujú po rovnobežných trajektóriách, sa nazýva prúdový alebo laminárny. Neusporiadaný pohyb, pri ktorom sa jednotlivé častice tekutiny pohybujú po zložitých, chaotických trajektóriách, pričom celá masa tekutiny ako celku sa pohybuje jedným smerom, sa nazýva turbulentný.
Reynoldsovo kritérium (Re) n Kritérium Re je mierou vzťahu medzi silami viskozity a zotrvačnosťou v pohybujúcom sa prúde.
Stokesov zákon Rovnica je Stokesov zákon, ktorý vyjadruje parabolické rozloženie rýchlostí v úseku potrubia pri laminárnom pohybe.
Poiseuilleova rovnica n Pre laminárne prúdenie v potrubí priemerná rýchlosť kvapalina sa rovná polovici rýchlosti pozdĺž osi potrubia.
Turbulentná viskozita n Turbulentná viskozita na rozdiel od bežnej viskozity nie je fyzikálno-chemická konštanta určená povahou kvapaliny, jej teplotou a tlakom, ale závisí od rýchlosti kvapaliny a ďalších parametrov, ktoré určujú stupeň turbulencie prúdenia (najmä, vzdialenosť od steny potrubia atď.).
Diferenciálna rovnica kontinuity prúdenia pre nestabilný pohyb stlačiteľnej tekutiny. Diferenciálna rovnica kontinuity toku nestlačiteľnej tekutiny.
Rovnica konštanty prúdenia n Tieto výrazy predstavujú rovnicu kontinuity (hustoty) prúdenia v jej integrálnom tvare pre ustálený pohyb. Táto rovnica sa tiež nazýva rovnica konštantného toku alebo bilancia toku materiálu. 1 w 1 S 1 = 2 w 2 S 2 = 3 w 3 S 3 M 1 = M 2 = M 3 n w 1 S 1 = w 2 S 2 = w 3 S 3 = konšt. Q 1 = Q 2 = Q 3
Eulerove diferenciálne pohybové rovnice n Sústava rovníc (II, 46), berúc do úvahy výrazy (II, 47), je diferenciálne rovnice pohyby ideálna tekutina Euler pre stabilný prietok. (II, 46) (II, 47)
Bernoulliho rovnica n n Bernoulliho rovnica pre ideálnu tekutinu Veličina sa nazýva celková hydrodynamická výška alebo jednoducho hydrodynamická výška.
Preto podľa Bernoulliho rovnice pre všetky prierezy ustáleného prúdenia ideálnej tekutiny zostáva hydrodynamická výška nezmenená. z - výška nivelácie, nazývaná aj geometrická, alebo výška, tlak (hg), predstavuje špecifickú potenciálnu energiu polohy v danom bode (danom úseku); - tlaková výška (hpress), alebo piezometrická hlava, charakterizuje špecifickú potenciálnu energiu tlaku v danom bode (danom reze). Súčet z+, nazývaný celková hydrostatická, alebo jednoducho statická výška (hst), teda vyjadruje celkovú špecifickú potenciálnu energiu v danom bode (danom úseku).
Bernoulliho rovnica n n Podľa Bernoulliho rovnice sa teda v ustálenom pohybe ideálnej tekutiny súčet rýchlostí a statických spádov, rovný hydrodynamickej výške, nemení pri prechode z jedného prierezu prúdenia do druhého. Bernoulliho rovnica je teda špeciálnym prípadom zákona zachovania energie a vyjadruje energetickú bilanciu prúdenia.
MANIPULÁCIA S KVAPALINAMI n 1. 2. 3. 4. 5. Manipulácia s kvapalinami Výtlačné čerpadlá Konštrukcia výtlačného čerpadla Odstredivé čerpadlá Konštrukcia odstredivých čerpadiel Iné typy čerpadiel. Sifóny
POHYB KVAPALIN V závislosti od princípu činnosti čerpadla možno zvýšenie energie a tlaku kvapaliny realizovať: 1. v objemových čerpadlách vytlačením kvapaliny z uzavretého priestoru čerpadla telesami pohybujúcimi sa vratným pohybom. alebo rotačné; 2. v lopatkových alebo odstredivých čerpadlách - odstredivá sila, ktorá vzniká v kvapaline počas otáčania obežných kolies; 3. vo vírivých čerpadlách - intenzívna tvorba a deštrukcia vírov, ktoré vznikajú pri otáčaní obežných kolies; 4. v prúdových čerpadlách - pohybujúcim sa prúdom vzduchu, pary alebo vody; 5. v plynových výťahoch - tvorba peny pri dodávaní vzduchu alebo plynu do kvapaliny; 6. v inštaláciách a sifónoch - tlakom vzduchu, plynu alebo pary na kvapalinu.
Ryža. III-8. konštrukcie ventilov. I - guľový ventil. 1 - telo; 2 - ventil; 3 - kryt. II - klapka. 1 - kryt; 2 - sedlo.
Membránové (membránové) čerpadlá Obr. III-9. Membránové čerpadlo: 1 - puzdro; 2 - ventily; 3 - valec; 4 - piest; 5 - membrána (membrána).
Odstredivé čerpadlá III-13 Obr. III-13. Schéma odstredivého čerpadla: 1 - vstupný ventil; 2 - sacie potrubie; 3 – obežné koleso; 4 - hriadeľ; 5 - telo; 6 - ventil; 7 - spätný ventil; 8 - výtlačné potrubie.
Typy upchávok n n I – upchávka s hydraulickým zámkom: 1 – lucerna; 2 - upchávka. II - upchávka pre kyseliny: 1, 2 - prstencové dutiny; 3, 4 - výstupné otvory. III - upchávka pružiny: 1 - tesnenie; 2 - pružina.
Bezupchávkové čerpadlo n 1 telo, 2 - kryt, 3 - obežné koleso, 4 - puzdro puzdra, 5 - tvarované puzdro, 6 - puzdro, 7 - ľavý kotúč, 8 - čap, 9 - pravý kotúč, 10 - spojovacia tyč, 11 - pružina , 12 - hriadeľ, 13, 14 - krúžky.
Monteju. Ryža. III-8. Monteju: 1 - plniaca rúrka; 2, 3, 4, 5, 8 - žeriavy; 6 - manometer; 7 - rúrky na stláčanie
Prúdové čerpadlá. Parné čerpadlo. Ryža. III-22. Parné čerpadlo. 1 - parná armatúra; 2 - parná tryska; 3 - zmiešavacia tryska; 4 - sacia komora; 5 - sacia armatúra; 6 - difúzor; 7 - vypúšťacia armatúra; 8 - armatúra kondenzátu; 9, 10 - spätné ventily.
Vodné prúdové čerpadlo. III-22 Obr. III-22. Vodné prúdové čerpadlo. 1 - tryska; 2 - otvor; 3 - sacie potrubie; 4 1 - tryska; 2 - otvor; 3 - potrubie sacej armatúry; 4 - tvarovka III-23
Schéma vzduchového zdvihu Obr. III-24. Schéma vzduchového výťahu: 1, 2 - potrubia; 3 - mixér; 4 - oddeľovač III-24
Vzduchové výťahy (airlifts) a sifóny Obr. III-25. Vzduchové zdvíhacie systémy 1 - vzduchové potrubie; 2 - prívodné potrubie pre zmes; 3 - mixér. Ryža. III-26 Sifóny. 1 - nádrž; 2 - sifónové potrubie; 3, 4, 5 - žeriavy, 6 - sledovací kanál
Pohyb a stláčanie plynov (kompresorové stroje) n n n 1. Všeobecné informácie 2. Piestové kompresory 3. Rotačné kompresory a dúchadlá 4. Odstredivé stroje 5. Axiálne ventilátory a kompresory 6. Skrutkové kompresory 7. Vákuové čerpadlá 8. Porovnanie a aplikácie kompresorových strojov rôzne druhy
POHYB A STLAČOVANIE PLYNOV (KOMPRESOROVÉ STROJE) n n n n Všeobecné informácie Stroje určené na pohyb a stláčanie plynov sa nazývajú kompresorové stroje. V závislosti od stupňa kompresie sa rozlišujú tieto typy kompresorových strojov: ventilátory (3. 0) - na vytváranie vysokých tlakov; vákuové čerpadlá - na odsávanie plynov pri tlaku pod atmosférickým.
Piestové kompresory n Jednostupňový horizontálny kompresor jednoduchá akcia Ryža. IV-1. Schémy jednostupňových piestových kompresorov: a - jednovalcový jednočinný; b - jednovalcový dvojčinný; v - dvojvalcový jednočinný. 1 = valec; 2 - piest; 3 - sací ventil; 4 - vypúšťací ventil; 5 - ojnica; 6 - kľuka; 7 - zotrvačník; 8 - posúvač (krížová hlava)
Viacstupňová kompresia. Ryža. IV-2. Schémy viacstupňových piestových kompresorov. a, b, c - s kompresnými stupňami v samostatných valcoch (a - simultánne prevedenie; b - dvojradové prevedenie; c - s usporiadaním valcov v tvare V); g - s diferenciálnym piestom: 1 - valec; 2 - piest; 3 - sací ventil; 4 - vypúšťací ventil; 5 - ojnica; 6 - posúvač (krížová hlava); 7 - kľuka; 8 - zotrvačník; 9 - medzichladič.
Turbodúchadlá. Ryža. IV-8. Schéma viacstupňového turbodúchadla. 1 - telo; 2 - obežné koleso; 3 - vodiace zariadenie; 4 - spätný ventil. Ryža. IV-9. Entropický diagram kompresie plynu v turbodúchadle
Separácia nehomogénnych systémov V. Separácia nehomogénnych systémov 1. Nehomogénne systémy a spôsoby ich separácie 2. Separácia kvapalných systémov 2. Materiálová bilancia separačného procesu Filtračné prepážky 7. Filtračné usporiadanie
Priebežný usadzovač Obr. IV-3. Usadzovacia nádrž kontinuálneho pôsobenia s riadkovým miešadlom 1 – puzdro; 2 - prstencový žľab; 3 - mixér; 4 - čepele so zdvihmi; 5 - potrubie na napájanie počiatočného zavesenia; 6 - armatúra pre výstup vyčistenej kvapaliny; 7 - vykladacie zariadenie pre sediment (kal); 8 - elektromotor.
Ryža. V-6. Usadzovač kontinuálnej akcie s kužeľovými policami; 1 - armatúra na napájanie suspenzie, ktorá sa má oddeliť; 2 - kónické police; 3 - armatúra na odstraňovanie kalu; 4 - kanály na vypúšťanie vyčistenej kvapaliny; 5 - armatúra pre výstup vyčírenej kvapaliny
Ryža. V-7. Priebežná usadzovacia nádrž na separáciu suspenzií. 1 - armatúra na napájanie emulzií; 2 - dierovaná priečka; 3 - potrubie na odstránenie svetelnej fázy; 4 - potrubie na odstránenie ťažkej fázy; 5 zariadenie na rozbitie sifónu.
B. FILTROVANIE V-8. Schéma filtračného procesu. 1 - filter; 2 - filtračná priečka; 3 zavesenie; 5 sediment
Usporiadanie filtra Obr. V-10. Nutsch pracujúci pod tlakom do 3 atm. 1 - telo; 2 - turbína; 3 - odnímateľný kryt; 4 - filtračné dno; 5 - filtračná priečka; 6 - nosná priečka; 7 - ochranná sieťka; 8 - prstencová priečka; 9 - armatúra na napájanie závesu; 10 - armatúra na prívod stlačeného vzduchu; 11 - armatúra na odstránenie filtrátu; 12 - poistný ventil
bubnové filtre. Ryža. V-13. Schéma činnosti bubnového vákuového filtra s vonkajší povrch filtrovanie. 1 - bubon; 2 - spojovacia trubica; 3 - rozvádzač; 4 - nádrž na zavesenie; 5 - kývavý mixér; 6, 8 - dutiny rozvádzača; 7 - striekacie zariadenie; deväť - nekonečná páska; 10 - vodiaci valec; 11, 13 - dutiny rozvádzača komunikujúce so zdrojom stlačeného vzduchu; 12 - nôž na odstraňovanie sedimentu.
B. Centrifugácia D. Separácia plynové systémy(čistenie plynu) VI. Miešanie v kvapalnom médiu B. Odstreďovanie 1. Základné ustanovenia 2. Konštrukcia odstrediviek D. Separácia plynových systémov (čistenie plynu) 1. Všeobecné informácie 2. Gravitačné čistenie plynov 3. Čistenie plynov pôsobením zotrvačných a odstredivých síl 4. Plyn čistenie filtráciou 5. Mokré čistenie plynu 6. Elektrické čistenie plynu VI. Miešanie v kvapalnom médiu 1. Všeobecné informácie 2. Mechanické miešanie 3. Mechanické miešacie zariadenia
Zariadenie centrifúg n Trojstĺpcové centrifúgy. Ryža. V-14. Trojstĺpcová odstredivka. 1 – perforovaný rotor; 2 - nosný kužeľ; 3 - guľatina; 4 - spodok postele; 5 pevné puzdro; 6 - kryt puzdra; 7 - lôžko; 8 - ťah; 9 - stĺpec; 10 - ručná brzda.
Závesné odstredivky. Ryža. V-15. Závesná odstredivka. 1 - potrubie na napájanie suspenzie; 2 – rotor s pevnými stenami; 3 - hriadeľ; 4 - pevné puzdro; , 5 armatúra na odstraňovanie tekutín; 6 - kužeľový kryt; 7 - spojovacie rebrá
Horizontálne odstredivky s nožovým zariadením na odstraňovanie sedimentov. Ryža. V-16. Horizontálna odstredivka s čepeľou na odstraňovanie sedimentov. 1 – perforovaný rotor; 2 - potrubie na napájanie suspenzie; 3 - puzdro; 4 - armatúra pre centrálny odber; 5 - nôž; 6 - hydraulický valec na zdvíhanie noža; 7 šikmý žľab; 8 - kanál na odstraňovanie sedimentov
Centrifúgy s pulzujúcim piestom na odvod kalu. Ryža. V-17. Centrifúga s pulzujúcim piestom na odvod kalu. 1 - potrubie na prívod suspenzie; 2 kužeľový lievik; 3 – perforovaný rotor; 4 - kovové štrbinové sito; 5 - piest; 6 - armatúra pre centrálny odber; 7 - kanál na odstraňovanie sedimentov; 8 - zásoba; 9 - dutý hriadeľ; 10 - disk pohybujúci sa tam a späť
Centrifúgy so závitovkovým zariadením na vykladanie sedimentu. Ryža. V-18. Centrifúga so závitovkovým zariadením na vykladanie sedimentu. 1 - vonkajšie potrubie; 2, 4 - otvor pre priechod zavesenia; 3 - vnútorné potrubie; 5 - kužeľový rotor s pevnými stenami; 6 - valcová základňa skrutky; 7 - šnek; 8 - puzdro; 9 - duté čapy; 10 - otvory na prechod sedimentu; 11 - sedimentačná komora; 12 - otvor pre priechod centra; 13 – centrálna komora.
Centrifúgy s inerciálnym vypúšťaním kalu. Ryža. V-19. Centrifúga s inerciálnym vykladaním sedimentu. 1 - lievik na príjem suspenzie; 2 - rotor; 3 - kanál na odstraňovanie kvapalnej fázy; 4 - kanál na odstraňovanie tuhej fázy; 6 - šnek.
Separátory kvapalín. Ryža. V-20. Diskový separátor tekutín. 1 - potrubie na privádzanie emulzie; 2 - taniere; 3 - otvor na vypustenie ťažšej kvapaliny; 4 - otvory na vypúšťanie ľahšej kvapaliny; 5 - rebrá.
1. 2. 3. 4. 5. ODDELENIE PLYNOVÝCH SYSTÉMOV (ČISTENIE PLYNU) Rozlišujú sa tieto spôsoby čistenia plynu: sedimentácia pôsobením gravitácie (gravitačné čistenie); sedimentácia pôsobením zotrvačných, najmä odstredivých síl; filtrácia; mokré čistenie; usadzovanie pri pôsobení elektrostatických síl (elektr
Gravitačné čistenie plynov Komory na usadzovanie prachu. Ryža. V-21. Prachová komora. 1 - fotoaparát; 2 - horizontálne priečky (police); 3 reflexná prepážka; 4 - dvere.
Čistenie plynov pôsobením zotrvačných a odstredivých síl Inerciálne zberače prachu. Ryža. V-22. Inerciálny lamelový zberač prachu. 1 - primárny žalúziový zberač prachu; 2 - cyklón; 3 - odbočné potrubia pre čistený plyn; 5 - potrubie na odvod prachu.
Cyklón Obr. V-23. Cyklónový dizajn NIIOgaz. 1 - telo; 2 - kónické dno; 3 - kryt: 4 - prívodné potrubie; 5 - zberač prachu; 6 - výfukové potrubie.
Cyklón batérie V-24. V-25. Ryža. V-26. Prvok cyklónu batérie s priamym prietokom. 1 - krútiace zariadenie; 2 prívodné potrubie; 3 - prstencová štrbinová medzera; 4 - výfukové potrubie.
Čistenie plynov filtráciou Podľa typu filtračnej priečky sa rozlišujú tieto filtre na plyny: a) s pružnými poréznymi priečkami z prírodných, syntetických a minerálnych vlákien (látkové materiály), netkaných vláknitých materiálov (plsť, lepenka, atď.), porézne plošné materiály guma, polyuretánová pena atď.), kovové tkaniny; b) s polotuhými poréznymi priečkami (vrstvy vlákien, hobliny, siete); c) s pevnými poréznymi prepážkami vyrobenými zo zrnitých materiálov (porézna keramika, plasty, spekané alebo lisované kovové prášky atď.); d) so zrnitými vrstvami koksu, štrku, kremenného piesku atď.
Filtre s pružnými poréznymi prepážkami. Ryža. V-27. Vrecový filter s mechanickým natriasaním a spätným fúkaním tkaniny. I-IV - sekcie filtrov; 1, 9 - ventilátory; 2 - prívodné vedenie plynu; 3 - fotoaparát; 4 - rukávy; 5 - distribučná sieť; 6, 8 - škrtiace ventily; 7 - výfukové potrubie; 10 - mechanizmus natriasania; 11 - rám; 12 - šnek; 13 - stavidlo.
Filtre s tuhými poréznymi prepážkami Spekaný filter Obr. V-28. Kovovo-keramický filter. 1 - telo; 2 - kovové objímky; 3 - mriežka; 4 - vstupná armatúra; 5 - výstupná armatúra; 6 – zberač stlačeného vzduchu; 7 - bunker.
Filtre so zrnitými vrstvami. Ryža. V-29. Kontinuálny filter s pohyblivou vrstvou zrnitého filtračného materiálu. 1 - telo; 2 - filtračná priečka; 3 - filtračný materiál; 4 vstupná armatúra; 5 - výstupná armatúra; 6 - uzávery; 7 - podávače.
V-34
MIEŠANIE V KVAPALNÝCH MÉDIÁCH Metódy miešania. Bez ohľadu na to, aké médium je zmiešané s kvapalinou - plyn, kvapalina alebo pevná sypká látka - existujú dva hlavné spôsoby miešania v kvapalnom médiu: mechanické (pomocou miešačiek rôznych konštrukcií) a pneumatické (stlačený vzduch alebo inertný plyn). Okrem toho sa používa miešanie v potrubí a miešanie pomocou trysiek a čerpadiel.
Predslov.
Disciplína „Procesy a prístroje chemickej technológie“ (PACT) je jednou zo základných všeobecných inžinierskych disciplín. Je záverečnou vo všeobecnom inžinierskom výcviku študenta a základom v špeciálnom výcviku.
Technológia výroby rôznych chemických produktov a materiálov zahŕňa množstvo podobných fyzikálnych a fyzikálne a chemické procesy, charakterizované spoločnými vzormi. Tieto procesy v rôznych priemyselných odvetviach sa uskutočňujú v zariadeniach s podobným princípom činnosti. Procesy a zariadenia spoločné pre rôzne priemyselné odvetvia chemický priemysel, dostal názov hlavných procesov a aparátov chemickej technológie.
Disciplína PAH pozostáva z dvoch častí:
· teoretické základy chemickej technológie;
· typické procesy a zariadenia chemickej technológie;
Prvá časť načrtáva všeobecné teoretické zákonitosti typických procesov; základy metodológie prístupu k riešeniu teoretických a aplikované úlohy; analýza mechanizmu hlavných procesov a identifikácia všeobecných vzorcov ich priebehu; sú formulované zovšeobecnené metódy fyzikálneho a matematického modelovania a výpočtu procesov a zariadení.
Druhá časť pozostáva z troch hlavných častí, ktorých obsah odhaľuje aplikovanú inžiniersku problematiku základov chemickej technológie:
· hydromechanické procesy a zariadenia;
tepelné procesy a zariadenia;
Procesy a zariadenia hromadného prenosu.
V týchto častiach sú uvedené teoretické zdôvodnenia každého typického technologického postupu, zvažujú sa hlavné konštrukcie aparátov a spôsob ich výpočtu. Prednášky, laboratórne a praktické vyučovanie, tvorba kurzov, samostatná práca študentov a všeobecná strojárska výrobná prax umožňujú získanie vedomostí, zručností a schopností potrebných pre ďalšie vzdelávanie, ako aj pre prácu vo výrobe.
Úvod.
1.1 Predmety a ciele kurzu.
Technológia (techne-art, remeselná zručnosť) je súbor spôsobov spracovania, výroby, zmeny skupenstva, vlastností, formy surovín, materiálu alebo polotovarov vo výrobnom procese.
Predmetom je štúdium technologických procesov kurz. Technológia, podobne ako veda, určuje podmienky praktické uplatnenie zákonov prírodných vied (fyziky, chémie, mechaniky a pod.) pre čo najefektívnejšiu realizáciu rôznych technologických procesov. Technológia priamo súvisí s výrobou a výroba je neustále v stave zmien a vývoja.
Hlavný cieľ kurzu: identifikovať všeobecné zákonitosti procesov prenosu a konzervácie rôznych látok; vývoj metód výpočtu technologických procesov a zariadení na ich realizáciu; oboznámenie sa s návrhmi zariadení a strojov, ich charakteristikami.
V dôsledku zvládnutia disciplíny by študenti mali vedieť:
1. Teoretické základy procesov chemickej technológie; zákony; ich popisovanie; fyzikálna podstata procesov, schémy inštalácií; dizajn zariadení a princíp ich práce; metodika výpočtu procesov a aparátov, vrátane použitia počítača.
2. Princípy modelovania a veľkorozmerného prechodu, správny výber zariadení na vykonávanie zodpovedajúcich procesov a možnosť ich zintenzívnenia.
3. Moderné úspechy veda a technika v oblasti chemickej technológie.
Zručnosti, ktoré by študenti mali ovládať:
1. Aplikujte správne teoretické poznatky pri riešení konkrétnych problémov rozumného výberu:
a) návrh zariadenia na vykonávanie určitých procesov;
b) prevádzkové parametre zariadení;
c) schémy vedenia procesov.
2. Nezávisle vykonávať výpočty zariadení.
3. Samostatne pracovať na laboratórnych výskumných zariadeniach, spracovávať experimentálne dáta, získavať empirické závislosti, analyzovať výpočtové metódy.
4. Návrh štandardných procesov a aparátov, použitie technickú literatúru a GOST, vyplňte technickú dokumentáciu v súlade s ESKD.
1.2 Klasifikácia hlavných procesov chemickej technológie.
Moderná chemická technológia študuje procesy výroby rôznych kyselín, zásad, solí, minerálnych hnojív, produktov rafinácie ropy a čierne uhlie, Organické zlúčeniny, polyméry atď. Avšak aj napriek obrovskej rozmanitosti chemických produktov je ich výroba spojená s množstvom podobných procesov (pohyb kvapalín a plynov, ohrev a chladenie, sušenie, chemická interakcia atď.). Takže v závislosti od zákonov, ktoré určujú rýchlosť procesov, môžu byť kombinované do nasledujúcich skupín:
1. Hydromechanické procesy, ktorých rýchlosť je určená zákonmi hydromechaniky. To zahŕňa prepravu kvapalín a plynov, výrobu a separáciu heterogénnych systémov atď.
2. Tepelné procesy, ktorých rýchlosť je určená zákonmi prenosu tepla (chladenie a ohrev kvapalín a plynov, kondenzácia pár, vrenie kvapalín a pod.).
3. Procesy prenosu hmoty, ktorých rýchlosť je určená zákonmi prechodu hmoty z jednej fázy do druhej cez fázové rozhranie (absorpcia, adsorpcia, extrakcia, destilácia kvapalín, sušenie atď.)
4. Chemické procesy, ktorých rýchlosť je určená zákonmi chemickej kinetiky.
5. Mechanické procesy, ktoré sú opísané zákonmi mechaniky tuhých látok (mletie, triedenie, miešanie tuhých látok a pod.).
Uvedené procesy tvoria základ väčšiny chemických odvetví, a preto sa nazývajú hlavné (typické) procesy chemickej technológie.
PAKhT študuje prvé tri skupiny, štvrtá skupina študuje disciplínu OHT, piata skupina - predmet špeciálne disciplíny profilovacie oddelenia.
Podľa toho, či sa parametre procesu (prietoky, teplota, tlak a pod.) v čase menia alebo nemenia, sa delia na stacionárne(zriadený) a nestacionárne(nevyrovnaný). Ak ľubovoľný parameter označíme U, potom:
Stacionárny proces U(x,y,z)
Nestacionárny proces U(x,y,z,t)
dávkový proces vyznačujúce sa jednotou miesta jeho jednotlivých etáp. Proces je nestacionárny.
Nepretržitý proces charakterizuje jednota času priebehu všetkých jeho etáp. Proces je stabilný (stacionárny).
Zoznámte sa kombinované procesy - samostatné etapy sa vykonávajú nepretržite, oddelené periodicky.
Kurz PAKhT však nie je stavaný ako prezentácia jednotlivých vyššie uvedených skupín. Samostatne sú študované všeobecné teoretické základy chemickej technológie, ďalej sú opísané typické procesy a aparáty chemickej technológie.
1.3 Hypotéza kontinuity.
Kvapalné médium vypĺňa jeden alebo druhý objem bez akýchkoľvek voľných priestorov kontinuálnym spôsobom alebo je kontinuálnym médiom. Pri popise takýchto médií sa predpokladá, že pozostávajú z častíc. Častica spojitého média navyše neznamená ľubovoľne malú časť jej objemu, ale jej veľmi malú časť obsahujúcu vo vnútri miliardy molekúl. Vo všeobecnom prípade by minimálna cena delenia makroskopickej škály priestorových Δl alebo časových Δt súradníc mala byť dostatočne malá na to, aby zanedbala zmenu makroskopických fyzikálnych veličín v rámci Δl alebo Δt, a dostatočne veľká na to, aby zanedbala fluktuácie mikroskopických veličín získaných napr. spriemerovanie týchto množstiev za čas Δt alebo objem častíc Δl 3 . Výber minimálnej ceny rozdelenia stupnice je určený povahou riešeného problému.
Pohyb makroskopických objemov média vedie k prenosu hmoty, hybnosti a energie.
Klasifikácia hlavných procesov a aparátov chemickej technológie
v závislosti zo vzorov charakterizujúce tok, procesy chemickej technológie sú rozdelené do piatich hlavných skupín.
1. Mechanické procesy , ktorého rýchlosť súvisí so zákonmi fyziky pevných látok. Patria sem: mletie, triedenie, dávkovanie a miešanie pevných sypkých materiálov.
2. Hydromechanické procesy , ktorého prietok je určený zákonmi hydromechaniky. Patria sem: stláčanie a pohyb plynov, pohyb kvapalín, pevných látok, sedimentácia, filtrácia, miešanie v kvapalnej fáze, fluidizácia atď.
3. Tepelné procesy , ktorého prietok je určený zákonmi prestupu tepla. Patria sem procesy: ohrev, vyparovanie, chladenie (prírodné a umelé), kondenzácia a varenie.
4. Procesy prenosu hmoty (difúzie). , ktorej intenzita je určená rýchlosťou prechodu látky z jednej fázy do druhej, t.j. zákony prenosu hmoty. Difúzne procesy zahŕňajú: absorpciu, rektifikáciu, extrakciu, kryštalizáciu, adsorpciu, sušenie atď.
5. Chemické procesy spojené s premenou látok a zmenami ich chemických vlastností. Rýchlosť týchto procesov je určená zákonmi chemickej kinetiky.
V súlade s uvedeným rozdelením procesov sú chemické prístroje klasifikované takto:
– brúsne a triediace stroje;
– hydromechanické, tepelné zariadenia na prenos hmoty;
- zariadenia na realizáciu chemických premien - reaktory.
Autor: organizačná a technická štruktúra procesy sa delia na periodické a kontinuálne.
AT dávkový proces jednotlivé etapy (operácie) sa realizujú na jednom mieste (prístroj, stroj), ale v iný čas(obr.1.1). AT nepretržitý proces (obr. 1.2) oddelené etapy sa vykonávajú súčasne, ale na rôznych miestach (zariadenia alebo stroje).
Nepretržité procesy majú oproti periodickým značné výhody, spočívajúce v možnosti špecializácie zariadení pre každý stupeň, zlepšovaní kvality produktu, stabilizácii procesu v čase, jednoduchosti regulácie, automatizácii atď.
Pri vykonávaní procesov v ktoromkoľvek z uvedených zariadení sa hodnoty parametrov spracovávaných materiálov menia. Parametre charakterizujúce proces sú tlak, teplota, koncentrácia, hustota, prietok, entalpia atď.
V závislosti od charakteru pohybu tokov a zmien parametrov látok vstupujúcich do prístroja možno všetky prístroje rozdeliť do troch skupín: ideálne (kompletný )zmätok , zariadenia ideálne (kompletný )posunutie a zariadenia stredný typ .
Najvhodnejšie je demonštrovať vlastnosti prúdenia rôznych štruktúr na príklade kontinuálnych výmenníkov tepla rôznych konštrukcií. Obrázok 1.3, a znázorňuje schému výmenníka tepla pracujúceho na princípe ideálneho posunu. Predpokladá sa, že v tomto zariadení je "piestový" tok bez miešania. Teplota jedného z chladív sa mení pozdĺž dĺžky zariadenia od počiatočnej teploty po konečnú teplotu v dôsledku skutočnosti, že následné objemy kvapaliny pretekajúce zariadením sa nezmiešajú s predchádzajúcimi a úplne ich vytlačia. Predpokladá sa, že teplota druhého chladiva je konštantná (kondenzujúca para).
V prístroji dokonalé premiešanie nasledujúce a predchádzajúce objemy kvapaliny sú ideálne zmiešané, teplota kvapaliny v prístroji je konštantná a rovná sa konečnej (obr. 1.3, b).
V reálnych zariadeniach nie je možné zabezpečiť ani podmienky ideálneho miešania, ani ideálneho premiestnenia. V praxi je možné dosiahnuť len pomerne tesné priblíženie k týmto schémam, takže skutočné zariadenia sú medziľahlé zariadenia (obr. 1.3, c).
Ryža. 1.1. Zariadenie na dávkový proces:
1 - suroviny; 2 - hotový výrobok; 3 - para; 4 - kondenzát; 5 - chladiaca voda
Ryža. 1.2. Prístroj na vykonávanie kontinuálneho procesu:
1 - výmenník tepla-ohrievač; 2 - zariadenie s miešadlom; 3 - výmenník tepla-chladnička; I - surovina; II - hotový výrobok; III - para; IV - kondenzát;
V - chladiaca voda
Ryža. 1.3. Zmena teploty počas ohrevu kvapaliny v zariadeniach rôznych typov: a - úplný posun; b - úplné premiešanie; c - stredný typ
Hnacou silou uvažovaného procesu zahrievania kvapaliny pre ktorýkoľvek prvok zariadenia je rozdiel 
medzi teplotami ohrievacej pary a ohrievanej kvapaliny.
Rozdiel v priebehu procesov v každom z typov prístrojov je obzvlášť zreteľný, ak uvážime, ako sa mení hnacia sila procesu v každom z typov prístrojov. Z porovnania grafov vyplýva, že maximálna hnacia sila sa odohráva v zariadeniach s úplným premiestnením, minimálna - v zariadeniach s úplným miešaním.
Je potrebné poznamenať, že hnacia sila procesov v kontinuálne pracujúcom ideálnom miešacom zariadení môže byť výrazne zvýšená rozdelením pracovného objemu zariadenia na množstvo sekcií.
Ak sa objem ideálneho miešacieho aparátu rozdelí na n aparatúr a proces sa v nich uskutoční, potom sa hnacia sila zvýši (obr. 1.4).
S nárastom počtu sekcií v ideálnych miešacích zariadeniach sa hodnota hnacej sily približuje jej hodnote v ideálnych výtlačných zariadeniach a keď veľké čísla sekcií (rádovo 8–12), hnacie sily v zariadeniach oboch typov sú približne rovnaké.
Ryža. 1.4. Zmena hnacej sily procesu počas rezania
